กระแสไฟฟ้าไหลเร็วแค่ไหน?

ฉันสับสนเกี่ยวกับฟิสิกส์ระดับต่ำของกระแสไฟฟ้าเป็นครั้งคราว มันเกิดขึ้นใน " วิธีใดที่ใช้พลังงานไฟฟ้าวงจร " และฉันไม่ได้รับมันทั้งหมด

กระแสไฟฟ้าไหลเร็วแค่ไหน? ความเร็วของอิเล็กตรอนนั้นแตกต่างกันหรือไม่ในการพูดความต้านทานมากกว่าในลวด? มันสำคัญไหม หรือผลกระทบของอิเล็กตรอนเป็นสิ่งสำคัญเพียงอย่างเดียวด้วยระดับที่ต่ำกว่าของนามธรรมที่ไม่มีประโยชน์ในทางปฏิบัติ?

ฉันรู้ว่ามีเนื้อหาในหัวข้อนี้อยู่แล้วและฉันได้อ่านมาบ้าง ฉันคิดว่าการมีคำถามในไซต์นี้อาจเป็นแรงบันดาลใจให้กับคำตอบที่น่าสนใจสำหรับคำถามเก่า ๆ

คะแนนโบนัสสำหรับ:

• การระบุและกำจัดความเข้าใจผิดที่พบบ่อย
• การอธิบายในลักษณะที่คนที่มีประกาศนียบัตรมัธยมปลายสามารถเข้าใจได้โดยไม่ต้องใช้ความคิดมากเกินไปจนไม่ถูกต้อง

กระแสไฟฟ้าไหลเร็วแค่ไหน? นี่เป็นคำถามที่ดีเพราะมันดูเหมือนคำถามที่ง่ายพอ แต่โดยปกติแล้วมันบ่งบอกถึงความเข้าใจผิดบางประการ ปัญหาแรกในการตอบคำถามคือรู้ไฟฟ้าคืออะไร คุณหมายถึง:

1. การเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าจะเร็วเพียงใด หรือ...
2. ผู้ให้บริการไฟฟ้าเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน?

โดยปกติแล้วผู้คนที่ถามคำถามนี้จะสนใจอดีต แต่กำลังคิดถึงเรื่องหลัง อย่างไรก็ตามไม่มีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับความแตกต่างความกังวลพื้นฐานของพวกเขาไม่สามารถแก้ไขได้โดยไม่ต้องถอยกลับและจัดการกับความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนพื้นฐานซึ่งนำไปสู่คำถาม

ความเข้าใจคือ: มีกองกำลังและมีสิ่งต่าง ๆ ที่ส่งกองกำลังและพวกเขาจะไม่เหมือนกัน นี่คือตัวอย่าง: ฉันกำลังถือปลายด้านหนึ่งของเชือกและคุณกำลังจับปลายอีกด้าน เมื่อฉันต้องการที่จะได้รับความสนใจของคุณฉันดึงเชือก มีเชือกและลากจูง ลากจูงเดินทางเป็นคลื่นของการบังคับเชือกลงที่ความเร็วของเสียงในเชือก เชือกนั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วอื่น

บอกว่าฉันมีหอคอยระวังสองแห่งและเมื่อฉันเห็นผู้บุกรุกที่กำลังมาถึงฉันตะโกนไปที่หอคอยอีกแห่ง เสียงจะเดินทางเป็นคลื่นในอากาศด้วยความเร็วของเสียง โมเลกุลของอากาศเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน? คุณสนใจไหม

บางคนจะไม่ปล่อยให้เรื่องนี้เกิดขึ้นจนกว่าการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะได้รับการอธิบายจริง ๆ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะไม่เกี่ยวข้องกับความกังวลของพวกเขา นี่คือคำตอบ: โมเลกุลกำลังบินไปรอบ ๆ ในทุกทิศทางตลอดเวลา พวกมันบินไปมาเพราะพวกมันมีอุณหภูมิที่ไม่เป็นศูนย์ บางตัวเร็วมาก บางตัวช้ามาก พวกเขาชนเข้าด้วยกันตลอดเวลา มันสุ่มมาก

เมื่อคุณตะโกนเสียงของคุณบีบอัด (และหายากได้เมื่อสายเสียงของคุณสั่น) อากาศบางส่วน โมเลกุลในพื้นที่อัดนี้ต้องการย้ายไปยังพื้นที่ที่มีแรงกดน้อยลงดังนั้นพวกมันจึงทำ แต่ตอนนี้ภูมิภาคใกล้เคียงมีอากาศมากเกินไปและมีการบีบอัดมากกว่าอากาศรอบ ๆ เล็กน้อยดังนั้นภูมิภาคที่ถูกบีบอัดจึงขยายออกไปด้านนอกอีกเล็กน้อย คลื่นของการบีบอัดนี้เคลื่อนที่ผ่านอากาศด้วยความเร็วของเสียง

ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นซ้อนทับกับการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ไม่น่าเป็นไปได้ว่าโมเลกุลเดียวกับที่อยู่ในแกนนำของคุณจะเป็นโมเลกุลที่สั่นสะเทือนในหูของผู้ฟัง ถ้าคุณดูโมเลกุลแต่ละตัวคุณจะสังเกตได้ว่ามันไปทุกทิศทุกทาง เฉพาะในกรณีที่คุณสังเกตเห็นพวกเขาจำนวนมากคุณจะสังเกตเห็นว่ามีทิศทางมากกว่าหนึ่งไปอีกทิศทางหนึ่งเล็กน้อย มันเป็นความจริงสำหรับทุกสิ่งที่เราเรียกว่า "เสียง" ว่าการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลเนื่องจากเสียงความร้อนนั้นมากกว่าการเคลื่อนไหวเนื่องจากเสียง เมื่อ "เสียง" กลายเป็นการเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องมากขึ้นเรามักจะเรียกมันว่า "เสียง" แต่เป็นการ "ระเบิด"

สถานการณ์ด้วยไฟฟ้าไม่แตกต่างกันมาก ตัวนำโลหะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนที่มีอิสระในการเดินรอบวงจรทั้งหมดในทิศทางที่สุ่มและพวกเขาทำเพียงเพราะพวกเขาอบอุ่น สิ่งที่อยู่ในวงจรของเราทำให้คลื่นในทะเลของอิเล็กตรอนนี้และคลื่นเหล่านี้เผยแพร่ที่ความเร็วของแสง1 ที่กระแสเรามักพบในวงจรการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนส่วนใหญ่เกิดจากสัญญาณรบกวนความร้อน

ดังนั้นตอนนี้เราสามารถตอบคำถาม:

การเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าจะเร็วเพียงใด ที่ความเร็วแสงในสื่อที่กำลังแพร่กระจาย สำหรับสายเคเบิลส่วนใหญ่จะอยู่ในย่านสุญญากาศ 60% ถึง 90% ของความเร็วแสงในสุญญากาศ

ผู้ให้บริการไฟฟ้าเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน? ความเร็วของผู้ให้บริการแต่ละรายเป็นแบบสุ่ม หากคุณใช้ความเร็วเฉลี่ยทั้งหมดคุณจะได้ความเร็วที่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของประจุและกระแสและพื้นที่ตัดขวางของตัวนำและโดยทั่วไปแล้วจะน้อยกว่าไม่กี่มิลลิเมตรต่อวินาทีในลวดทองแดง ยิ่งไปกว่านั้นการสูญเสียความต้านทานกลายเป็นโลหะธรรมดาสูงและผู้คนมักจะทำให้สายไฟใหญ่กว่าแทนที่จะบังคับให้ประจุเคลื่อนที่เร็วขึ้น

อ่านเพิ่มเติม: ความเร็วของกระแสไฟฟ้าโดย Bill Beaty

^{1: ความเร็วของแสงขึ้นอยู่กับวัสดุที่แสงกำลังแพร่กระจายเช่นเดียวกับเสียง ดูความเร็วคลื่น}

นี่เป็นคำถามเชิงฟิสิกส์มากกว่าคำถามอิเล็กทรอนิกส์ ... เหตุผลที่วิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ไม่ค่อยได้พิจารณาการคำนวณ Subatomic ความจริงที่ว่าอิเล็คตรอนกำลังเคลื่อนที่อยู่นั้นเป็นเรื่องสำคัญจริง ๆ ความเร็วในการเคลื่อนที่นั้นเป็นผลเพียงเล็กน้อยต่อวงจร สิ่งที่อาจเป็นประโยชน์ต่อวิศวกรคือการรู้ว่าไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) สามารถเปลี่ยนแปลงได้เร็วเพียงใดเนื่องจากจะตัดสินใจการส่งข้อมูลสูงสุดบนลวด (ความเร็วลวด) ซึ่งเกี่ยวข้องกับความต้านทานความจุและการเหนี่ยวนำของประจุพาหะ เหนือสิ่งอื่นใด. นี่ยังเกี่ยวข้องกับความเร็วการแพร่กระจายคลื่นที่กล่าวถึงในคำตอบอื่น ๆ นี่เป็นสองประเด็นที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง ...

ภาพรวมไฟฟ้า

ในการเริ่มต้น "กระแสไฟฟ้า" จะไม่ไหล ไฟฟ้าคือการรวมตัวทางกายภาพของการไหลของประจุไฟฟ้า แม้ว่าศัพท์นี้จะใช้กับปรากฏการณ์คลื่นความถี่ในวงกว้าง แต่โดยทั่วไปมักเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว (การกระตุ้น) ของอิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ เมื่อองค์ประกอบบางอย่างประกอบกันอิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่อย่างอิสระผ่านชั้นนอกสุดของเมฆอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอะตอมถัดไป ตัวนำจะช่วยให้การไหลของอิเล็กตรอนทำได้ง่ายในขณะที่ฉนวนนั้น จำกัด ไว้ อุปกรณ์กึ่งตัวนำ (เช่นซิลิกอน) มีค่าการนำไฟฟ้าที่ควบคุมได้ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย

อย่างที่คุณอาจรู้ว่ากระแสไฟฟ้าวัดเป็นแอมแปร์ (แอมป์) นี่เป็นการวัดจำนวนอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ผ่านจุดเดียวในหนึ่งวินาที:

1 แอมป์ = 1 คูลอมบ์ต่อวินาที = 6.241509324x10 ^ 18 อิเล็กตรอนต่อวินาที

ตราบใดที่มีแรงดันไฟฟ้า (ศักย์) ปรากฏอยู่ทั่วตัวนำ (ลวดตัวต้านทานมอเตอร์ ฯลฯ ) กระแสจะไหล แรงดันไฟฟ้าเป็นการวัดค่าศักย์ไฟฟ้าระหว่างสองจุดดังนั้นการมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าจะช่วยให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นนั่นคือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งจุดต่อวินาที

ความเร็วของอิเล็กตรอน

แน่นอนความเร็วที่รู้จักกันดีคือความเร็วของแสง: 3 * 10 ^ 8 m / s อย่างไรก็ตามอิเล็กตรอนมักจะไม่เคลื่อนที่ไปใกล้ความเร็วนี้ ในความเป็นจริงคุณจะประหลาดใจที่รู้ว่าพวกเขาเคลื่อนไหวช้าแค่ไหน

ความเร็วจริงของอิเล็กตรอนเป็นที่รู้จักกันความเร็วดริฟท์ เมื่อกระแสไหลอิเล็กตรอนจะไม่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงแม้ว่าจะเป็นเส้นลวด แต่เป็นการเรียงตัวของ jiggle รอบ ๆ ผ่านอะตอม ความเร็วเฉลี่ยที่แท้จริงของการไหลของอิเล็กตรอนเป็นสัดส่วนกับกระแสโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

v = I / (nAq) = ปัจจุบัน / (ความหนาแน่นของผู้ให้บริการ * พื้นที่หน้าตัดของผู้ให้บริการ * ค่าธรรมเนียมของผู้ให้บริการ)

ตัวอย่างนี้นำมาจากWikepediaเพราะฉันไม่ต้องการค้นหาตัวเลขด้วยตนเอง ...

พิจารณากระแส 3A ที่ไหลผ่านลวดทองแดงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 มม. ทองแดงมีความหนาแน่น 8.5 * 10 ^ 25 อิเล็กตรอน / m ^ 3 และประจุของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวคือ -1.6 * 10 ^ (- 19) คูลอมบ์ ลวดมีพื้นที่หน้าตัด 7.85 * 10 ^ (- 7) m ^ 2 ดังนั้นความเร็วดริฟท์จะเป็น:

v = (3 Coulombs / s) / (8.5 * 10 ^ 25 อิเล็กตรอน / m ^ 3 * 7.85 * 10 ^ (- 7) m ^ 2 * -1.6 * 10 ^ (- 19) Coulombs)

v = -0.00028 m / s

สังเกตว่าความเร็วเชิงลบแสดงว่ากระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางตรงกันข้ามโดยทั่วไปแล้วคิดว่า นอกเหนือจากนั้นสิ่งเดียวที่ควรสังเกตคือความล่าช้านี้เป็นอย่างไร กระแส 3 แอมป์นั้นไม่เล็กและลวดทองแดงเป็นตัวนำที่ยอดเยี่ยม! ที่จริงแล้วยิ่งความต้านทานในพาหะประจุยิ่งสูงความเร็วก็จะเร็วขึ้น คล้ายกับการตั้งค่าต่าง ๆ บนหัวฝักบัวจะทำให้แรงดันน้ำเท่ากันออกมาจากก๊อกน้ำด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน ยิ่งรูเล็กลงเท่าไรน้ำก็จะยิ่งออกมาเร็วขึ้นเท่านั้น!

ทำให้ความรู้สึกนี้

ถ้าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ช้ามากแล้วจะเป็นไปได้อย่างไรที่จะส่งข้อมูลอย่างรวดเร็ว? หรือแม้กระทั่งสวิตช์ไฟจะควบคุมแสงจากระยะไกลได้อย่างไร? นี่เป็นเพราะไม่มีอิเล็กตรอนตัวเดียวที่ต้องไหลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งเพื่อให้สิ่งใดทำงานได้ ที่จริงแล้วมีอิเล็กตรอนอิสระมากมาย (จำนวนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุพาหะ) ในทุกจุดของวงจรตลอดเวลาซึ่งเคลื่อนที่เร็วที่สุดเท่าที่มีศักยภาพ (แรงดันไฟฟ้า) เพียงพอ

คิดว่าน้ำในท่อ หากไม่มีน้ำในท่อที่จะเริ่มต้นด้วยจะต้องใช้เวลาสักครู่สำหรับน้ำในการเข้าถึงก๊อกน้ำเมื่อเปิดพวย อย่างไรก็ตามในบ้านควรมีน้ำอยู่ในทุกจุดของท่อดังนั้นน้ำไหลออกจากก๊อกน้ำทันทีที่เปิด มันไม่จำเป็นต้องเดินทางจากแหล่งน้ำไปยังก๊อกน้ำเพราะมันมีอยู่แล้วในท่อเพียงรอโอกาสที่จะผลักดันมันผ่าน มันเหมือนกันกับสายไฟ: มีอิเล็กตรอนจำนวนมากอยู่ในเส้นลวดแล้วรอที่จะถูกผลักโดยการมีศักย์ไฟฟ้า ความเร็วที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งนั้นไม่เกี่ยวข้องอย่างสมบูรณ์

ในทางตรงกันข้ามความเร็วของการส่งข้อมูลผ่านสื่อทางกายภาพเป็นสิ่งสำคัญและมีค่าสูงสุดทางทฤษฎีตามที่กล่าวไว้ในคำถามที่ยอดเยี่ยมและคำตอบดังนั้นฉันจะไม่เข้าไปที่นี่

อิเล็กตรอนทำให้คุณเข้าใจผิด ไม่สนใจพวกเขา พวกเขาไปผิดทางแล้ว ผู้คนชอบที่จะสร้างแบบจำลองภาพเคลื่อนไหวเล็ก ๆ ที่แสดงให้พวกเขาเคลื่อนไหวไปรอบ ๆ - ซึ่งเป็นเรื่องจริงและสังเกตว่าการสื่อสารทางอิเล็กทรอนิกส์ใกล้เข้ามาทันที - จริงและสรุปว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เข้ามาใกล้ทันที - ซึ่งเป็นเท็จ

1. กระแสไฟฟ้าไหลเร็วแค่ไหน?

   มีการตีความที่เป็นไปได้สองประการ: "อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน?" และ "สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์เดินทางไปได้เร็วแค่ไหน"

   Kurt ได้ตอบไปแล้ว "อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน?" กับความเร็วของดริฟท์ อย่างไรก็ตามสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ถูกกำหนดโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายผ่านวัสดุด้วยความช่วยเหลือของผู้ให้บริการชาร์จ แพร่กระจายสัญญาณในส่วนของความเร็วของแสงบางส่วนได้รับผลกระทบโดยคุณสมบัติของสายการส่ง

   สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อ จำกัด ที่แท้จริงเกี่ยวกับระบบความเร็วสูง ในทางปฏิบัติมันใช้เวลาประมาณนาโนวินาทีสำหรับสัญญาณที่จะแพร่กระจายไปตาม PCB ขนาด 30 ซม. ผลลัพธ์ที่ได้คือความหน่วงแฝงต่ำที่สุดระหว่างส่วนต่าง ๆ ของคอมพิวเตอร์

   การเหนี่ยวนำเส้นและความจุ จำกัด วิธีที่ "คม" คุณสามารถสร้างขอบและส่งลงบรรทัด มันจะถูกทาออกไปสู่รูปร่างที่เป็นคลื่น

   โปรดทราบว่าจำนวนข้อมูลที่คุณสามารถใส่ผ่านผู้ให้บริการนั้นยังคงแตกต่างกันควบคุมโดยอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน ความเร็วการแพร่กระจายกำหนดเวลาแฝงขั้นต่ำไม่ใช่แบนด์วิดท์

2. ความเร็วของอิเล็กตรอนนั้นแตกต่างกันหรือไม่ในการพูดความต้านทานมากกว่าในลวด?

3. มันสำคัญไหม

   จากด้านบนเรารู้ว่าคำตอบคือ "ใช่" และ "ไม่" สำหรับความเร็วของอิเล็กตรอน

   ความเร็วในการแพร่กระจายคลื่นได้รับผลกระทบจากความจุการเหนี่ยวนำและค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของวัสดุที่คุณกำลังแพร่กระจายผ่านและฉนวนที่อยู่ใกล้เคียงกับระนาบกราวด์ ดังนั้นสัญญาณจะแพร่กระจายด้วยความเร็วที่แตกต่างกันเล็กน้อยผ่านตัวต้านทานมากกว่าลวดเนื่องจากมันทำจากวัสดุที่แตกต่างและโดดเด่นออกจากบอร์ด

4. หรือผลกระทบของอิเล็กตรอนเป็นสิ่งสำคัญเพียงอย่างเดียวด้วยระดับที่ต่ำกว่าของนามธรรมที่ไม่มีประโยชน์ในทางปฏิบัติ?

ส่วนใหญ่คุณไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับอิเล็กตรอน พวกเขามีส่วนร่วมโดยตรงในหลอดรังสีแคโทดหน้าจอเรืองแสงสูญญากาศและ "วาล์ว" ความร้อน

นี่เป็นความจริงของเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งฟิสิกส์นั้นยากและบางครั้งก็ขัดข้อง แต่ความรู้พื้นฐานของการใช้ทรานซิสเตอร์ FET หรือไดโอดในวงจรนั้นง่ายกว่ามาก

ลองพิจารณาแนวของโดมิโน่ - ผลักไปอีกด้านในตอนนี้และความวุ่นวายจะเดินทางไปที่อื่น ความเร็วของแต่ละชิ้นและของการรบกวนหรือคลื่นด้านหน้าแตกต่างกันมากและไม่มีชิ้นส่วนที่เดินทางจากที่นี่ไปที่นั่น

มีความคิดมากมายที่น่าหดหู่

• อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน?
• อิเล็กตรอนลอยเร็วแค่ไหนเมื่อกระแสไหล
• สัญญาณแพร่กระจายไปตามลวดทองแดงได้เร็วแค่ไหน

คุณสามารถเชื่อมโยงสิ่งนี้กับการเปรียบเทียบน้ำในท่อ

• โมเลกุล H2O มักจะกระตุกในสถานะของเหลว (หรือสถานะใด ๆ ที่อยู่เหนือ 0 เคลวิน?)
• โมเลกุล H2O ในท่อท่อจะค่อยๆลอยจากก๊อกจนถึงหัวฉีด
• เมื่อคุณเปิดก๊อกคลื่นความดันจะเดินทางเร็วกว่าความเร็วดริฟท์มาก

คำตอบที่แท้จริงสำหรับอิเล็กตรอนคือ

• ไม่ทราบว่าค่อนข้างเร็ว 2 x 10 ^ 6 m / s? ( อ้างอิง †)
• ค่าทั่วไปอาจเป็น 1 เมตรต่อชั่วโมง
• เศษส่วนของความเร็วแสง ( อ้างอิง ‡)

_{†สำหรับอิเล็กตรอนในวงโคจรที่เฉพาะเจาะจงอาจแตกต่างกันมากสำหรับอิเล็กตรอน "ฟรี" ในทองแดง :-)
‡สำหรับสัญญาณในน้ำเกลืออาจแตกต่างกันมากสำหรับทองแดง :-)}

อีกแง่มุมหนึ่งของเรื่องนี้:

ก่อนที่ทุกคนสามารถตอบคำถาม OP ได้อันดับแรกเราต้องกำหนดคำว่า "การไฟฟ้า" เมื่ออิเล็กตรอนไหลนั่นคือ "การไหลของไฟฟ้า" ไม่และใช่! ตำราที่แตกต่างกันขัดแย้งกัน ไม่มีคำตอบง่ายๆที่ผู้เชี่ยวชาญสามารถเห็นด้วย

ฟิสิกส์บอกว่าปริมาณไฟฟ้าถูกกำหนดให้เป็นคูลอมบ์ เป็นค่าใช้จ่าย (ดูตัวอย่างคู่มือ CRC หรือ NIST หรือมาตรฐาน MKS SI สำหรับหน่วยฟิสิกส์) ภายใต้คำจำกัดความของ "ไฟฟ้า" เราจะบอกว่าอิเล็กตรอนมีไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยเมื่อมันเคลื่อนที่ไปตามนั้น ในโลหะกระแสไฟฟ้าที่ไหล, กระแสไฟฟ้า, เป็นอิเล็กตรอนที่ลอยอย่างช้าๆ

เหตุใดจึงเป็นปัญหา เรียบง่าย: ตำราที่ไม่เกี่ยวกับฟิสิกส์ส่วนใหญ่ไม่เห็นด้วยอย่างสมบูรณ์ แต่พวกเขาระบุว่า "กระแสไฟฟ้า" หมายถึง "กระแสอิเล็กตรอน" หรือกระแส สำหรับพวกเขา "ไฟฟ้า" ไม่ใช่คูลอมบ์ แต่เป็นอัตราการไหล แอมแปร์ สำหรับพวกเขาเมื่อใดก็ตามที่การไหลหยุด "ไฟฟ้า" ได้หายไป

แต่สำหรับนักฟิสิกส์เมื่อการไหลหยุดลงกระแสไฟฟ้าก็เพียงแค่นั่งอยู่ในสายไฟเนื่องจากความหนาแน่นของตัวพาจะไม่เปลี่ยนเมื่อกระแสไฟฟ้าเปลี่ยน สำหรับนักฟิสิกส์สายไฟทั้งหมดมีไฟฟ้าอยู่เต็มแล้ว มี "ทะเลอิเล็กตรอนเสมอ" ผู้ให้บริการมือถือของโลหะทั้งหมด แต่สำหรับหนังสือที่ไม่ใช่วิชาฟิสิกส์สายไฟก็เหมือนท่อเปล่าที่ "กระแสไฟฟ้า" ซูมเข้ามาด้วยความเร็วเกือบแสง

ไฟฟ้าคืออะไร มาตรฐานฟิสิกส์ (MKS, การประชุมมาตรฐาน SI) กำหนดไฟฟ้าอย่างชัดเจน แต่หนังสือเรียนของเราไม่สนใจสิ่งนี้หรือพวกเขาแกล้งทำเป็นเงียบ ๆ ว่ามาตรฐานฟิสิกส์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามที่ต้องการ แต่ตำราเรียนของโรงเรียนทุกคนตกลงที่จะกำหนด "กระแสไฟฟ้า" ในวิธีที่แตกต่างกันมาก: ไม่เท่ากับปริมาณของประจุ แต่เป็นการเคลื่อนที่ของประจุ

ไฟฟ้าคืออะไร (หรือมากกว่านั้นคือไฟฟ้า ... การไหลของกระแสไฟฟ้าหรือไม่และเมื่อใดก็ตามที่กระแสไฟฟ้าเริ่มไหลเราจะเรียกชื่อนี้ว่า "... ไฟฟ้า?")

:)

ความบ้าคลั่งนี้ทำให้เกิดปัญหาด้านภาษาวิศวกรรม นักฟิสิกส์กล่าวว่าอิเล็กตรอนเป็นตัวพาประจุในโลหะ วิศวกรเรียกพวกเขาว่า ... ผู้ให้บริการปัจจุบันหรือไม่ อ๋อ ตรวจสอบข้อความวิศวกรรมของมหาวิทยาลัย นักฟิสิกส์รู้เกี่ยวกับการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า มันเป็นกฎหมายพื้นฐาน แต่วิศวกรของเราเรียนรู้เกี่ยวกับ ... การอนุรักษ์ของปัจจุบัน! เราถูกสอนว่าปัจจุบันคือ "สิ่ง" ที่ไหลผ่านสายไฟ ตำราของ EE นั้นเต็มไปด้วยวลี "การไหลของกระแส" และแทบจะไม่เคยพูดถึงเวอร์ชั่นที่ถูกต้อง "flow of charge"

วิธีการแก้ปัญหาแบบดั้งเดิมเป็นที่รู้จักกันดี: พัฒนามาตรฐานและกำหนดคำศัพท์ทางเทคนิคอย่างหวุดหวิด จากนั้นปฏิบัติตามมาตรฐานภาษาเหล่านั้นอย่างระมัดระวัง อย่าใช้คำจำกัดความที่เป็นที่นิยมใช้คำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ที่แคบแทน นี้ตัดผ่านหมอกและ BS และความสับสนทั้งหมด แต่ในกรณีนี้จะมีการต่อสู้ที่ยากเย็นแสนเข็ญเนื่องจากการใช้มาตรฐานทางฟิสิกส์หมายความว่าตำราเรียนวิทยาศาสตร์ / อิเล็กทรอนิกส์ / วิศวกรที่ไม่ใช่ฟิสิกส์และผู้เชี่ยวชาญหลายชั่วอายุคนผิดไปในทางพื้นฐาน เนื่องจากการใช้คำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานอย่างต่อเนื่องทำให้นักเรียนหลายรุ่นไม่ทราบว่า "กระแสไฟฟ้า" คืออะไรจริง ๆ และต้องถามว่ามันไหลช้าๆพร้อมกับ Drift Velocity (ประจุไฟฟ้าหรือไม่)

การตัด BS มากขึ้น: กระแสน้ำไม่ไหลแทนที่จะแพร่กระจาย เมื่อเรากดที่ปลายด้านหนึ่งของแท่งการเคลื่อนที่จะไม่ไหล แต่มันแพร่กระจายเป็นคลื่น สิ่งเดียวกันกับกระแสในวงจร: การไหลของประจุใช่ แต่การกระจายคลื่นของกระแส การแพร่กระจายคลื่นแสงใกล้ของแสงเป็นสิ่งเดียวกับคลื่นอีเอ็ม

และในที่สุดก็ถามตัวเองด้วยคำถามที่สำคัญยิ่งนี้ในแม่น้ำและลำธาร "กระแส" ไหลไปมาไหม? หรือที่จริงแล้วเรียกว่า "น้ำ"